Орлов А.Г., Севастьянов Н.Н. Бортовой ретрансляционный комплекс (БРК) спутника связи. Принципы работы, построение, параметры (2014) (1152061), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Построение антенной системыАнтенная система БРК «Ямал-100» была разработана и изготовлена предприятием РКК «Энергия» и является оригинальной. Антенны (приемная и передающая (рис. 9.3)) формируют квазиконтурную ДН. Такая конфигурация ДНосуществлялась на зеркалах с помощью многолучевого облучателя (использовалось 7 парциальных лучей) и диаграммобразующей схемы.По существу, это прообраз зеркальных МЛА с реконфигурируемыми диаграммами направленности, широко используемыми и в настоящее время в продвинутых зарубежных связных КА для систем мобильной связи (Inmarsat, Garuda, Turaya), а также в КА для систем фиксированной связи в Ка-диапазоне (КАSpaceway, Kizuna, Anic).169Рис.
9.3. Приемная и передающая антенны КА «Ямал-100»Разработанная антенная система обеспечивала высокие КУ и характеристикиполяризации по зоне обслуживания, что позволило обеспечить высокие энергетические характеристики БРК (ЭИИМ, G/T) и возможность введения поляризационного уплотнения стволов.9.1.6. Обеспечение международной кооперацииПри разработке БРК КА «Ямал-100» впервые в отечественной практике былоналажено эффективное взаимодействие с передовыми зарубежными фирмами(Space System Loral – США, NEC – Япония и др.).
При этом необходимо былоосвоить систему стандартов, принципов испытаний, контроля качества, принятых за рубежом при создании радиоэлектронной космической техники. Тогдавпервые в инженерно-технический лексикон и практику создания БРК быливведены ставшие сейчас рабочими понятия: спецификация, квалификационныеиспытания, протолетные испытания, проектные этапы (EQSR, CDR,TRR),сквозная система качества (Assurance Plan), система контроля производства заказчиком (MIP) и т.д.
Творческое освоение и практическое внедрение опытапередовых зарубежных стран способствовало не только успешному завершению конкретной программы «Ямал-100», но и дальнейшему ее развитию на базедругих КА по программе «Ямал», а также широкому использованию специалистами других предприятий страны.9.1.7. ЗаключениеИсходя из вышесказанного, можно уверенно утверждать, что создание БРК«Ямал-100» представляет прорывной этап в отечественном производстве полезных нагрузок КА связи для народно-хозяйственных целей, поскольку:1701) впервые в России был создан для коммерческого использования многоствольный (10 стволов) БРК с ресурсом 10 лет с функционированием вне гермоконтейнера;2) впервые отработана новая схемотехника, принципы использования импортной комплектации, новые подходы к обеспечению ресурса и надежности,новые принципы наземной отработки;3) полученные функциональные характеристики (частотные, фазовые, линейности, стабильности частот, фазовой стабильности гетеродинов, паразитныхшумов и т.д.) соответствовали мировым стандартам;4) впервые в отечественную инженерную практику введены и реализованыспециальные требования к оборудованию по устойчивости к мультипакторнымразрядам, пассивной интермодуляции, повсеместной вентиляции всех трактовБРК;5) впервые на принципах МЛА реализована ДН, максимально приближеннаяк зоне обслуживания, впервые жестко специфицирован линейный режим усилителей;6) впервые освоена и применена в отечественной практике система мировыхстандартов по проектированию, производству, контролю качества полезныхнагрузок КА, которая сейчас широко используется в практике «Газпром космические системы» и на других предприятиях России.Успешный опыт создания БРК «Ямал-100» подтвержден положительным результатом летных испытаний и эксплуатации КА «Ямал-100», а сформулированные правила применительно к разным аспектам проектирования, интеграции, испытаний, порядка работы с зарубежной кооперацией оказали благотворное влияние на работу космической отрасли в целом по этому направлению навсех предприятиях России.В заключение следует отметить, что летные испытания и опытная эксплуатация БРК «Ямал-100» в течение 10 лет полностью подтвердили его функциональные и надежностные характеристики.9.2.
«Ямал-200» – промышленный образец БРК с повышеннымчастотно-энергетическим ресурсом на платформе КА «Ямал»9.2.1. Отечественные инновационные технологиив БРК первых советских КА связи серии «Молния»Исходя из оценки нынешнего состояния по обеспечению информационныхпотребностей народного хозяйства страны спутниками связи, соответствующимипо техническим характеристикам и надежности современным требованиям, многие могут сделать вывод, что наши инженерные, производственные кадры, работавшие в этой области, не стремились к инновационному развитию.
Однако этоне так. Практические работы по использованию спутников связи начались вСССР с созданием спутников связи «Молния-1», «Молния-2» с использованием171эллиптической орбиты. КА «Молния-1» функционировал в ДЦВ диапазоне с одноствольным БРК и, по существу, показал возможность реализации и преимущества спутниковой связи для передачи ТВ и многоканальной телефонии центра судаленными районами страны. Спутник «Молния-2» уже имел 2-ствольный БРКв С-диапазоне, но скорее подтвердил возможности спутниковой связи в этомдиапазоне и являлся переходным этапом к созданию подлинного первого промышленного спутника связи «Молния-3», функционирующего также на эллиптической орбите в С-диапазоне. Этот спутник был принят в эксплуатацию в 1975 г.и использовался в интересах различных систем связи в течение 25–30 лет.На базе этого спутника был создан ряд систем, имеющих важное народнохозяйственное и оборонное значение.
Среди них следует отметить:– создание системы «Орбита» для приема внутри нашей страны и дружественных стран центрального телевидения в цветном формате, многоканальнойтелефонной и телекодовой информации;– создание «горячей» линии прямой связи Москва – Вашингтон между высшими руководителями СССР и США;– создание мобильной малоканальной связи в интересах оборонных ведомств.Живучесть и востребованность КА «Молния-3» объясняется не только уникальностью её орбиты, но и многими техническими решениями по построениюБРК, которые с полным основанием можно назвать инновационными. Остановимся на этом подробнее.РТР БРК этого спутника содержат три ствола (транспондера), построенныхпо схеме с двумя преобразованиями. УМ построена на отечественных ЛБВ типа«Шунт».
Два ствола имели выходную мощность 40 Вт, один ствол – 80 Вт. РТР«Молния-3» имел следующие отличительные особенности, обусловившие тогдадаже его превосходство над зарубежными (американскими) аналогами:1. Высокая выходная мощность стволов: 40 и 80 Вт (спутники «Интелсат»того времени имели выходную мощность 4 Вт). Это позволило развернутьотечественную сеть «Орбита» на базе приемных антенн диаметром 12 м (наземные станции «Интелсат» требовали 25–30 м).2. Высокое общее усиление транспондера (порядка 120–130 дБ).
Это даловозможность реализовать малоканальную связь в интересах Минобороны набазе терминалов с антеннами диаметром 2–2,5 м.3. Наличие АРУ, что позволило в условиях нестационарной эллиптическойорбиты существенно упростить эксплуатацию ЗС в части поддержания оптимальной загрузки УМ.4. Обеспечение линейного режима УМ на ЛБВ путем регулировки загрузкиЛБВ с помощью входящего в состав РТР и регулируемого по командам с Землиаттенюатора.5. Размещение УМ на ЛБВ вне контейнера, что дало возможность решитьряд сложных конструкторских вопросов по компоновке оборудования и привело к снижению потерь мощности в тракте РТР АФУ.1726. Использование следящих направленных (с глобальной ДН) антенн с сохранением постоянной ориентации антенн на землю независимо от положенияна орбите КА. Последнее означает, что уже на этом этапе развития отечественные разработчики стремились согласовать ДН бортовых антенн с зоной обслуживания.Следует подчеркнуть, что БРК КА «Молния-3» является «прародителем» последующих поколений БРК отечественных КА связи гражданского назначения(КА «Радуга», КА «Горизонт» и т.д.).
Эти последующие БРК размещались настационарных КА, но по существу представляли модифицированные вариантыэтого первого промышленного образца и уже не несли новых инновационныхидей, а некоторые из-за упоминавшихся выше инновационных направлений,использованных в КА «Молния-3», были потеряны (например, размещениеоборудования вне гермоконтейнера, использование бортовых средств линеаризации УМ, максимальная оптимизация ДН с ЗО).9.2.2. Инновационные технологии, использованныепри создании БРК для КА «Ямал-200»Настоящий инновационный прорыв в промышленном создании БРК для отечественных спутников связи произошел при разработке и создании по инициативе и в интересах ОАО «Газком» спутников связи «Ямал-100» и находящихсясейчас в эксплуатации КА «Ямал-200». На примере этих спутников можно проследить пути совершенствования технических и потребительских характеристик полезных нагрузок отечественных КА связи с учетом произошедших промышленных новаций.Прежде всего, следует отметить, что при создании КА «Ямал» был сделанакцент на коммерческую эффективность спутников связи, поэтому значение ихарактеристики БРК как подсистемы КА, обеспечивающей товарный продукт,уточнялись исходя из этих положений.
Поскольку товарным продуктом БРК (сосквозной ретрансляцией) является частотно-энергетический ресурс, то приоритетными задачами при создании БРК для КА «Ямал-200» были максимальноеразмещение стволов (транспондеров), наилучшее использование частотногодиапазона, достижение наивысшего к.п.д. по использованию энергетики КА,выделенной для ПН, повышение выходной мощности, повышение эффективности пространственного распределения излучаемой выходной мощности как вмаксимальном режиме насыщения, так и в линеаризованном режиме. При этомподлежали улучшению системные требования к сквозным характеристикамБРК (амплитудным, частотным, фазовым, шумовым, спектральным), необходимым для высококачественной ретрансляции сигналов.Для реализации вышеупомянутых требований при проектировании БРК КА«Ямал» были использованы нетрадиционные решения, некоторые из которыхбыли отработаны при создании БРК КА «Ямал-100», но в наибольшей степениреализованы в БРК КА «Ямал-200» [31].
Отметим эти решения.173Переход от сложившихся на РТР для КА «Молния-3» и последующих КАэтого класса на новые схемотехнические решения, а именно на схемы с однимпреобразованием частоты и общим (групповым) приемным устройством. Этопозволило перераспределить бюджет масс в пользу УМ, количество которыхопределяет реализуемое число стволов (транспондеров).Выбор в качестве усилителя мощности в БРК КА «Ямал-200» усилителей наЛБВ. Этот тип усилителей, казалось бы, являлся традиционным для российскихБРК, начиная с «Молнии-3», однако к моменту создания КА «Ямал-200» онибыли значительно усовершенствованы по следующим направлениям:– к.п.д. поднят до 50% (на ранних отечественных РТР составлял 25–30%);– ресурс доведен до 10–15 лет.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
